Il 15 aprile 2020, un'ondata di raggi X e raggi gamma della durata di solo una frazione di secondo ha attivato i rilevatori della NASA e dei veicoli spaziali europei. L'evento è stato un gigantesco bagliore proveniente da una magnetar, un tipo di residuo stellare delle dimensioni di una città che vanta i più forti campi magnetici conosciuti. Credito:Goddard Space Flight Center della NASA
Una breve esplosione di luce ad alta energia ha attraversato il sistema solare il 15 aprile, innescando molti strumenti spaziali, compresi quelli a bordo della NASA e delle missioni europee. Ora, più team scientifici internazionali concludono che l'esplosione proveniva da un residuo stellare supermagnetizzato noto come magnetar situato in una galassia vicina.
Questa scoperta conferma i sospetti di lunga data che alcuni lampi di raggi gamma, o GRB, che sono eruzioni cosmiche rilevate nel cielo quasi quotidianamente, sono infatti potenti razzi provenienti da magnetar relativamente vicini a casa.
"Scoprire l'esistenza di una popolazione di brillamenti magnetar extragalattici fornirà opportunità di ricerca future a LIGO e ai fisici nucleari per approfondire le questioni fondamentali dell'universo, ", ha affermato Eric Burns, Assistant Professor del Dipartimento di Fisica e Astronomia della LSU, che fa parte di questa scoperta internazionale.
Il bagliore magnetar del 15 aprile dimostra che questi eventi costituiscono la propria classe di GRB. Burns ha condotto un documento studiando ulteriori sospetti utilizzando i dati di numerose missioni. I risultati appariranno in The Lettere per riviste astrofisiche . Esplosioni vicino alla galassia M81 nel 2005 e alla galassia di Andromeda, o M31, nel 2007 era già stato suggerito di essere razzi giganti, e il team ha identificato un bagliore in M83, visto anche nel 2007 ma è stato recentemente segnalato. Gli scienziati hanno anche osservato razzi giganti nel 1979, 1998 e 2004.
"È un piccolo campione, ma ora abbiamo un'idea migliore delle loro vere energie, e fino a che punto possiamo rilevarli, " Burns ha detto. "Una piccola percentuale di GRB corti potrebbe davvero essere razzi giganti di magnetar. Infatti, potrebbero essere le più comuni esplosioni ad alta energia che abbiamo rilevato così lontano dalla nostra galassia, circa cinque volte più frequenti delle supernove".
I GRB sono le esplosioni più potenti nel cosmo e possono essere rilevati attraverso miliardi di anni luce. Quelli che durano meno di due secondi circa, chiamati GRB corti, si verificano quando una coppia di stelle di neutroni orbitanti, che sono i resti frantumati delle stelle esplose, spirale l'uno nell'altro e si fondono. Gli astronomi hanno confermato questo scenario per almeno alcuni GRB brevi nel 2017, quando uno scoppio ha seguito l'arrivo delle onde gravitazionali, o increspature nello spazio-tempo, prodotto quando le stelle di neutroni si sono fuse a 130 milioni di anni luce di distanza.
"La spiegazione preferita per la maggior parte dei brevi lampi di raggi gamma è che sono emessi da un getto di detriti che si muove vicino alla velocità della luce prodotta dalla fusione di stelle di neutroni o una stella di neutroni e un buco nero, ", ha affermato Eric Burns, membro del team Gamma-ray Burst Monitor di Fermi, poi al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "LIGO ci dice che c'è stata una fusione di oggetti compatti, e Fermi ci dice che c'è stato un breve lampo di raggi gamma. Insieme, sappiamo che ciò che abbiamo osservato è stata la fusione di due stelle di neutroni, confermando drammaticamente la relazione."
Le magnetar sono stelle di neutroni con i campi magnetici più forti conosciuti, con fino a mille volte l'intensità delle tipiche stelle di neutroni e fino a 10 trilioni di volte la forza di un magnete da frigorifero. Disturbi modesti al campo magnetico possono causare l'eruzione di magnetar con sporadici lampi di raggi X per settimane o più. Le magnetar raramente producono enormi eruzioni chiamate razzi giganti che producono raggi gamma, la forma di luce a più alta energia.
Poco prima delle 4:42 EDT del 15 aprile, 2020, un breve, potente scoppio di raggi X e raggi gamma spazzato oltre Marte, innescando il rivelatore russo di neutroni ad alta energia a bordo della navicella spaziale Mars Odyssey della NASA, che è in orbita attorno al pianeta dal 2001. Circa 6,6 minuti dopo, l'esplosione ha innescato lo strumento russo Konus a bordo del satellite Wind della NASA, che orbita intorno a un punto tra la Terra e il Sole situato a circa 930, 000 miglia di distanza. Dopo altri 4,5 secondi, la radiazione ha passato la Terra, strumenti di attivazione sul telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA, così come sul satellite INTEGRAL dell'Agenzia spaziale europea e sull'Atmosphere-Space Interactions Monitor, o ASIM, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.
L'impulso di radiazione è durato solo 140 millisecondi, o veloce come un battito di ciglia o uno schiocco di dita.
Il Fermi, veloce, Vento, Le missioni Mars Odyssey e INTEGRAL partecipano tutte a un sistema di localizzazione dei GRB chiamato InterPlanetary Network, o IPN. Ora finanziato dal progetto Fermi, l'IPN ha operato dalla fine degli anni '70 utilizzando diversi veicoli spaziali situati in tutto il sistema solare. Poiché il segnale ha raggiunto ciascun rilevatore in momenti diversi, qualsiasi coppia di loro può aiutare a restringere la posizione di una raffica nel cielo. Maggiori sono le distanze tra i veicoli spaziali, migliore è la precisione della tecnica.
L'IPN ha piazzato il burst del 15 aprile, denominato GRB 200415A, esattamente nella regione centrale di NGC 253, una brillante galassia a spirale situata a circa 11,4 milioni di anni luce di distanza nella costellazione dello Scultore. Questa è la posizione del cielo più precisa mai determinata per una magnetar situata oltre la Grande Nube di Magellano, un satellite della galassia e ospite di un gigantesco brillamento nel 1979, il primo mai rilevato.
I bagliori giganti delle magnetar nella Via Lattea e i suoi satelliti si evolvono in modo distinto, con un rapido aumento fino al picco di luminosità seguito da una coda più graduale di emissione fluttuante. Queste variazioni derivano dalla rotazione del magnetar, che porta ripetutamente la posizione del bagliore dentro e fuori dalla vista della Terra, molto simile a un faro.
L'osservazione di questa coda fluttuante è la prova conclusiva di un gigantesco bagliore. Visto da milioni di anni luce di distanza, anche se, questa emissione è troppo debole per essere rilevata con gli strumenti odierni. Poiché mancano queste firme, i bagliori giganti nelle vicinanze galattiche potrebbero mascherarsi come GRB di tipo fusione molto più distanti e potenti.
Recentemente, La NASA ha annunciato di aver scelto quattro missioni astrofisiche su piccola scala per un ulteriore sviluppo del concetto in un nuovo programma chiamato Pioneers. Attraverso piccoli satelliti e palloni scientifici, queste selezioni consentono nuove piattaforme per esplorare fenomeni cosmici come l'evoluzione delle galassie, esopianeti, neutrini ad alta energia, e fusioni di stelle di neutroni. Una delle missioni, chiamato StarBurst, guidato da Dan Kocevski, Il Marshall Space Flight Center della NASA, come investigatore principale ed Eric Burns come capo scientifico, è progettato per studiare GRB brevi, in collaborazione con LIGO per ulteriori esplorazioni cosmiche, insieme continueranno a comprendere queste fonti.
